(57)【要約】【課題】  蒸発器および凝縮器と一対の吸脱着器とを接続する通路の切換を、１個の通路切換弁を用いて行い得るようにすることにより、吸着式冷凍装置の小型化を図る。【解決手段】  吸着式冷凍装置において、冷媒循環路５に、蒸発器１と吸脱着器３，４の一方とを連通し且つ凝縮器２と吸脱着器３，４の他方とを連通する状態と、前記蒸発器１と前記凝縮器２と前記吸脱着器３，４とを共に非連通とする状態とに切換作動する一つの通路切換弁６を介設して、一つの通路切換弁６の切換作動により、蒸発器１と吸脱着器３，４の一方とを連通し且つ凝縮器２と吸脱着器３，４の他方とを連通する状態と、蒸発器１と凝縮器２と吸脱着器３，４とを共に非連通とする状態とに切換可能としている。【選択図】        図１
2005300065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動冷媒（Ｘ）を蒸発させる蒸発器（１）と、作動冷媒（Ｘ）の凝縮を行う凝縮器（２）と、作動冷媒（Ｘ）の蒸気を吸着あるいは脱着する吸着剤を充填してなる一対の吸脱着器（３），（４）と、これらの間に作動冷媒（Ｘ）を循環させる冷媒循環路（５）とを備えた吸着式冷凍装置であって、前記冷媒循環路（５）には、前記蒸発器（１）と前記吸脱着器（３），（４）の一方とを連通し且つ前記凝縮器（２）と前記吸脱着器（３），（４）の他方とを連通する状態と、前記蒸発器（１）と前記凝縮器（２）と前記吸脱着器（３），（４）とを共に非連通とする状態とに切換作動する一つの通路切換弁（６）を介設したことを特徴とする吸着式冷凍装置。
【請求項２】
前記通路切換弁（６）を、前記蒸発器（１）、前記凝縮器（２）および前記吸脱着器（３），（４）にそれぞれ接続される四つのポート（１０Ａ），（１０Ｂ），（１０Ｃ），（１０Ｄ）を円周方向に有する円筒形状の弁本体（７）と、該弁本体（７）内にあって回転作動され且つ前記四つのポート（１０Ａ），（１０Ｂ），（１０Ｃ），（１０Ｄ）のうちの隣合う二つのポートを開通させる位置あるいは全てのポート（１０Ａ），（１０Ｂ），（１０Ｃ），（１０Ｄ）を非連通状態とする位置をとる弁体（８）と、該弁体（８）を回転駆動させる駆動手段（９）とによって構成したことを特徴とする請求項１記載の吸着式冷凍装置。
【請求項３】
前記吸脱着器（３），（４）を冷却あるいは加熱する熱源としてペルチエ素子（１７）を採用したことを特徴とする請求項１および２のいずれか一項記載の吸着式冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、吸着式冷凍装置に関し、小型化された吸着式冷凍装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、吸着式冷凍装置は、作動冷媒を蒸発させる蒸発器と、作動冷媒の凝縮を行う凝縮器と、作動冷媒の蒸気を吸着あるいは脱着する吸着剤を充填してなる一対の吸脱着器と、これらの間に作動冷媒を循環させる冷媒循環路とを備えて構成されており、前記冷媒循環路には、蒸発器および凝縮器と一対の吸脱着器との間に４個の電磁開閉弁が介設されている。
【０００３】
そして、２個の電磁閉弁を開作動させ且つ２個の電磁開閉弁を閉作動させることにより冷媒蒸気を吸着剤に吸着させる吸着器として作用している吸脱着器の一方と蒸発器とを連通し且つ冷媒蒸気を吸着剤から脱着させる脱着器として作用している吸脱着器の他方と凝縮器とを連通する状態する第１ステージと、全部の電磁開閉弁を閉作動させることにより蒸発器および凝縮器と一対の吸脱着器とを全て非連通とする予熱ステージと、前記第１ステージとは逆の２個の電磁開閉弁を開作動させ且つ２個の電磁開作動を閉作動させることにより前記第１ステージにおいて吸着器として作用していた吸脱着器を脱着器として作用させ且つ前記第１ステージに脱着器として作用していた吸脱着器を吸着器として作用させる第２ステージと、全部の電磁開閉弁を閉作動させることにより蒸発器および凝縮器と一対の吸脱着器とを全て非連通とする予熱ステージとを順次繰り返すことにより冷凍装置の運転が行われるととなっている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６４３４９５５号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、近年、吸着式冷凍装置の小型化への指向が強くなっており、上記した公知の吸着式冷凍装置の場合、４個の電磁開閉弁が必要なところから、その占める容積が大きくなり、小型化の阻害要因となっていた。また、電磁開閉弁を用いた場合、開弁状態あるいは閉弁状態においては、ソレノイドへの通電を継続する必要があり、省エネ化の阻害要因ともなっていた。
【０００６】
本願発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、蒸発器および凝縮器と一対の吸脱着器とを接続する通路の切換を、１個の通路切換弁を用いて行い得るようにすることにより、吸着式冷凍装置の小型化を図ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明では、上記課題を解決するための第１の手段として、作動冷媒Ｘを蒸発させる蒸発器１と、作動冷媒Ｘの凝縮を行う凝縮器２と、作動冷媒Ｘの蒸気を吸着あるいは脱着する吸着剤を充填してなる一対の吸脱着器３，４と、これらの間に作動冷媒Ｘを循環させる冷媒循環路５とを備えた吸着式冷凍装置において、前記冷媒循環路５に、前記蒸発器１と前記吸脱着器３，４の一方とを連通し且つ前記凝縮器２と前記吸脱着器３，４の他方とを連通する状態と、前記蒸発器１と前記凝縮器２と前記吸脱着器３，４とを共に非連通とする状態とに切換作動する一つの通路切換弁６を介設している。
【０００８】
上記のように構成したことにより、一つの通路切換弁６の切換作動により、蒸発器１と吸脱着器３，４の一方とを連通し且つ凝縮器２と吸脱着器３，４の他方とを連通する状態と、蒸発器１と凝縮器２と吸脱着器３，４とを共に非連通とする状態とに切換可能となり、従来の４個の電磁開閉弁を使用した場合に比べて大幅な容積低減を図ることができる。その結果、吸着式冷凍装置の小型化を図ることができる。
【０００９】
本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第２の手段として、上記第１の手段を備えた吸着式冷凍装置において、前記通路切換弁６を、前記蒸発器１、前記凝縮器２および前記吸脱着器３，４にそれぞれ接続される四つのポート１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄを円周方向に有する円筒形状の弁本体７と、該弁本体７内にあって回転作動され且つ前記四つのポート１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄのうちの隣合う二つのポートを開通させる位置あるいは全てのポート１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄを非連通状態とする位置をとる弁体８と、該弁体８を回転駆動させる駆動手段９とによって構成することもでき、そのように構成した場合、構造が簡単となるとともに、駆動手段９は弁体８の回転作動時にのみ駆動されることとなり、省エネとなる。
【００１０】
本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第３の手段として、上記第１又は第２の手段を備えた吸着式冷凍装置において、前記吸脱着器３，４を冷却あるいは加熱する熱源としてペルチエ素子１７を採用することもでき、そのように構成した場合、吸脱着器３，４を吸着器あるいは脱着器として作用させる際の熱源が、ペルチエ素子１７への通電の方向を切り換えるのみで得られることとなり、更なる小型化および省エネを図ることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本願発明の第１の手段によれば、作動冷媒Ｘを蒸発させる蒸発器１と、作動冷媒Ｘの凝縮を行う凝縮器２と、作動冷媒Ｘの蒸気を吸着あるいは脱着する吸着剤を充填してなる一対の吸脱着器３，４と、これらの間に作動冷媒Ｘを循環させる冷媒循環路５とを備えた吸着式冷凍装置において、前記冷媒循環路５に、前記蒸発器１と前記吸脱着器３，４の一方とを連通し且つ前記凝縮器２と前記吸脱着器３，４の他方とを連通する状態と、前記蒸発器１と前記凝縮器２と前記吸脱着器３，４とを共に非連通とする状態とに切換作動する一つの通路切換弁６を介設して、一つの通路切換弁６の切換作動により、蒸発器１と吸脱着器３，４の一方とを連通し且つ凝縮器２と吸脱着器３，４の他方とを連通する状態と、蒸発器１と凝縮器２と吸脱着器３，４とを共に非連通とする状態とに切換可能としたので、従来の４個の電磁開閉弁を使用した場合に比べて大幅な容積低減を図ることができることとなり、吸着式冷凍装置の小型化を図ることができるという効果がある。
【００１２】
本願発明の第２の手段におけるように、上記第１の手段を備えた吸着式冷凍装置において、前記通路切換弁６を、前記蒸発器１、前記凝縮器２および前記吸脱着器３，４にそれぞれ接続される四つのポートを円周方向に有する円筒形状の弁本体と、該弁本体内にあって回転作動され且つ前記四つのポートのうちの隣合う二つのポートを開通させる位置あるいは全てのポート１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄを非連通状態とする位置をとる弁体８と、該弁体８を回転駆動させる駆動手段９とによって構成することもでき、そのように構成した場合、構造が簡単となるとともに、駆動手段９は弁体８の回転作動時にのみ駆動されることとなり、省エネとなる。
【００１３】
本願発明の第３の手段におけるように、上記第１又は第２の手段を備えた吸着式冷凍装置において、前記吸脱着器３，４を冷却あるいは加熱する熱源としてペルチエ素子１７を採用することもでき、そのように構成した場合、吸脱着器３，４を吸着器あるいは脱着器として作用させる際の熱源が、ペルチエ素子１７への通電の方向を切り換えるのみで得られることとなり、更なる小型化および省エネを図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付の図面を参照して、本願発明の幾つかの好適な実施の形態について説明する。
【００１５】
第１の実施の形態
図１ないし図６には、本願発明の第１の実施の形態にかかる吸着式冷凍装置の概略構成が示されている。
【００１６】
この吸着式冷凍装置は、図１に示すように、作動冷媒Ｘを蒸発させる蒸発器１と、作動冷媒Ｘの凝縮を行う凝縮器２と、作動冷媒Ｘの蒸気を吸着あるいは脱着する吸着剤を充填してなる一対の吸脱着器３，４と、これらの間に作動冷媒Ｘを循環させる冷媒循環路５とを備えて構成されており、前記冷媒循環路５には、前記蒸発器１と前記吸脱着器３，４の一方とを連通し且つ前記凝縮器２と前記吸脱着器３，４の他方とを連通する状態と、前記蒸発器１と前記凝縮器２と前記吸脱着器３，４とを共に非連通とする状態とに切換作動する一つの通路切換弁６が介設されている。符号１１は蒸発器１と凝縮器２とを連通し、凝縮器２で凝縮された液冷媒を蒸発器１へ供給するための連通路、１２，１３，１４，１５は蒸発器１、凝縮器２、吸脱着器３，４にそれぞれ配設された熱交換器である。
【００１７】
前記通路切換弁６は、図５および図６に示すように、前記蒸発器１、前記凝縮器２および前記吸脱着器３，４にそれぞれ接続される四つのポート１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄを円周方向に有する円筒形状の弁本体７と、該弁本体７内にあって回転作動され且つ前記四つのポート１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄのうちの隣合う二つのポート１０Ａ，１０Ｂあるいは１０Ｃ，１０Ｄを開通させる位置あるいは全てのポート１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄを閉塞する位置をとる弁体８と、該弁体８を回転駆動させる駆動手段として作用するステッピングモータ９とによって構成されている。このようにすると、通路切換弁６の構造が極めて簡単となる。
【００１８】
そして、吸脱着器３，４には、該吸脱着器３，４を冷却あるいは加熱するための熱源として冷却水Ｗｃあるいは熱源水Ｗｈが供給されることとなっている。
【００１９】
また、本実施の形態においては、作動冷媒Ｘとしては、例えば水が使用され、吸着剤としては、例えばキセロゲルが使用される。
【００２０】
上記構成の吸着式冷凍装置の作用について、以下に説明する。
（Ｉ）  第１ステージ
図１に示すように、通路切換弁６における二つのポート１０Ａ，１０Ｂおよび１０Ｃ，１０Ｄが連通する位置に弁体８が位置せしめられる。その結果、吸着器として作用している吸脱着器３と蒸発器１とが連通され、脱着器として作用している吸脱着器４と凝縮器２とが連通されることとなる。この時、吸脱着器３には冷却水Ｗｃが供給され、吸脱着器４には熱源水Ｗｈが供給されることとなっている。この状態においては、蒸発器１においては冷水が得られ、凝縮器２においては温水が得られることとなる。このようにして得られた冷水あるいは温水は、冷房用あるいは暖房用の熱源として用いられる。
（ＩＩ）  予熱ステージ
第１ステージの状態で運転していると、吸脱着器３，４は飽和状態となるので、図２に示すように、吸脱着器３に熱源水Ｗｈを供給し、吸脱着器４に冷却水Ｗｃを供給するように切り換えると同時に、ステッピングモータ９により弁体８が４５°だけ回転せしめられ、通路切換弁６における四つのポート１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄが非連通となる位置に弁体８が位置せしめられる。その結果、蒸発器１および凝縮器２と二つの吸脱着器３，４とは全て非連通となる。この状態においては、吸脱着器３は熱源水Ｗｈにより加熱され、吸脱着器４は冷却水Ｗｃにより冷却されることとなる。つまり、吸脱着器３，４の予熱が行われるのである。この状態においても、蒸発器１においては冷水が得られ、凝縮器２においては温水が得られることとなる。このようにして得られた冷水あるいは温水は、冷房用あるいは暖房用の熱源として用いられる。
（ＩＩＩ）  第２ステージ
予熱ステージにおいて吸脱着器３，４の温度が所定温度となると、図３に示すように、ステッピングモータ９により弁体８が４５°だけ回転せしめられ、通路切換弁６における二つのポート１０Ｂ，１０Ｃおよび１０Ｄ，１０Ａが連通する位置に弁体８が位置せしめられる。その結果、第１ステージとは逆に、吸着器として作用している吸脱着器４と蒸発器１とが連通され、脱着器として作用している吸脱着器３と凝縮器２とが連通されることとなる。この時、吸脱着器３には熱源水Ｗｈが供給され、吸脱着器４には冷却水Ｗｃが供給されることとなっている。この状態においては、蒸発器１においては冷水が得られ、凝縮器２においては温水が得られることとなる。このようにして得られた冷水あるいは温水は、冷房用あるいは暖房用の熱源として用いられる。
（ＩＶ）  予熱ステージ
第２ステージの状態で運転していると、吸脱着器３，４は飽和状態となるので、図４に示すように、吸脱着器３に冷却水Ｗｃを供給し、吸脱着器４に熱源水Ｗｈを供給するように切り換えると同時に、ステッピングモータ９により弁体８が４５°だけ回転せしめられ、通路切換弁６における四つのポート１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄが非連通となる位置に弁体８が位置せしめられる。その結果、蒸発器１および凝縮器２と二つの吸脱着器３，４とは全て非連通となる。この状態においては、吸脱着器３は冷却水Ｗｃにより冷却され、吸脱着器４は熱源水Ｗｈにより加熱されることとなる。つまり、吸脱着器３，４の予熱が行われるのである。この状態においても、蒸発器１においては冷水が得られ、凝縮器２においては温水が得られることとなる。このようにして得られた冷水あるいは温水は、冷房用あるいは暖房用の熱源として用いられる。
【００２１】
上記した四つのステージを繰り返すことにより、この吸着式冷凍装置の運転が行われるのである。
【００２２】
上記のように構成したことにより、一つの通路切換弁６の切換作動により、蒸発器１と吸脱着器３，４の一方とを連通し且つ凝縮器２と吸脱着器３，４の他方とを連通する状態と、蒸発器１と凝縮器２と吸脱着器３，４とを共に非連通とする状態とに切換可能となり、従来の４個の電磁開閉弁を使用した場合に比べて大幅な容積低減を図ることができる。その結果、吸着式冷凍装置の小型化を図ることができる。
【００２３】
しかも、通路切換弁６の駆動手段として作用するステッピングモータ９は、通路切換弁６における弁体８を回転させるときのみ通電されることとなり、省エネとなる。
【００２４】
ところで、通路切換弁６としては、図７および図８に示すようなものを用いることもできる。
【００２５】
図７に示す通路切換弁６における弁体８には、該弁体８の９０°回転毎に隣り合う二つのポートを連通する連通路１６，１６が形成されている。また、図８に示す通路切換弁６における弁体８の端部には、ポートを閉塞するための拡大部８ａ，８ａが形成されている。
【００２６】
第２の実施の形態
図９には、本願発明の第２の実施の形態にかかる吸着式冷凍装置が示されている。
【００２７】
この場合、吸脱着器３，４を冷却あるいは加熱する熱源としてペルチエ素子１７を採用している。ペルチエ素子１７は、所定の電圧を印加すると、一端側で放熱作用が得られ、他端側では吸熱作用が得られるという性質を有しており、しかも、電流の極性を変えるだけで、放熱作用と吸熱作用とを切り換えることも可能である。従って、吸脱着器３，４を吸着器あるいは脱着器として作用させる際の熱源として使用できる。このようにすると、吸脱着器３，４を吸着器あるいは脱着器として作用させる際の熱源が、ペルチエ素子１７への通電の方向を切り換えるのみで得られることとなり、更なる小型化および省エネを図ることができる。符号１８はフィンである。その他の構成および作用効果は、第１の実施の形態におけると同様なので説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本願発明の第１の実施の形態にかかる吸着式冷凍装置の第１ステージ状態を示す概略構成図である。
【図２】本願発明の第１の実施の形態にかかる吸着式冷凍装置の予熱ステージ状態を示す概略構成図である。
【図３】本願発明の第１の実施の形態にかかる吸着式冷凍装置の第２ステージ状態を示す概略構成図である。
【図４】本願発明の第１の実施の形態にかかる吸着式冷凍装置の予熱ステージ状態を示す概略構成図である。
【図５】本願発明の第１の実施の形態にかかる吸着式冷凍装置における通路切換弁の斜視図である。
【図６】本願発明の第１の実施の形態にかかる吸着式冷凍装置における通路切換弁の断面図である。
【図７】本願発明の第１の実施の形態にかかる吸着式冷凍装置における通路切換弁の変形例を示す断面図である。
【図８】本願発明の第１の実施の形態にかかる吸着式冷凍装置における通路切換弁の他の変形例を示す断面図である。
【図９】本願発明の第２の実施の形態にかかる吸着式冷凍装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００２９】
１は蒸発器
２は凝縮器
３，４は吸脱着器
５は冷媒循環路
６は通路切換弁
７は弁本体
８は弁体
９は駆動手段（ステッピングモータ）
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄはポート
１７はペルチエ素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005300065.tif 000007
【図６】
2005300065.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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